高效混凝沉淀技術在煤化工廢水處理中的應用

楊瑩

（華能白山煤矸石發(fā)電有限公司，吉林白山　134700）

高效混凝沉淀技術在煤化工廢水處理中的應用

楊瑩

（華能白山煤矸石發(fā)電有限公司，吉林白山134700）

我國是世界最大的煤炭生產和消費國，單純燃燒轉化能量的煤炭利用方式存在非常嚴重的環(huán)境污染，隨著科學技術的不斷進步，高效混凝沉淀技術已經廣泛應用到了煤化工廢水處理中，在工程的實際應用中，高效混凝沉淀技術與傳統(tǒng)的澄清技術相比而言，高效混凝沉淀技術在占地、上升流速、出水濁度以及濾池的反沖時間上都有明顯的改善，發(fā)揮著巨大的優(yōu)勢。

高效混凝沉淀技術煤化工廢水處理

煤化工中的廢水主要是煤在高溫干餾、煤氣凈化以及化工產品精制過程中所產生的焦化廢水［1］。煤化工廢水的來源主要有以下兩個方面：第一方面是剩余氨水，它是由煉焦及煤氣在冷卻過程中產生的廢水，一般氨水量非常大；另一方面是高效混凝沉淀技術在應用過程中產生的廢水，它主要來自煤氣凈化和化工產品精制過程中產生的分離水［2］。本文將高效混凝沉淀技術應用在煤化工廢水處理中，能夠有效凈化水源，消除污染，達到了很好地處理效果。

1　煤化工廢水類型及特性

煤化工發(fā)展關鍵是煤炭焦化以及煤氣化與煤液化這三條較大的產業(yè)鏈，煤化工廢水也因此可以被分為焦化廢水以及煤氣化廢水和煤液化廢水這三大類。

1.1焦化廢水

焦化也就是煤處于空氣隔絕狀態(tài)下，其受熱分解為煤氣以及焦油或者是粗苯與焦炭的整個過程，也就是所謂的煤干餾。焦化廢水可以說是主要源于煤煉焦以及煤氣凈化和相關化工產品的回收精制，并在這過程中所產生的廢水，以及廢水排放量較大，且成分極為復雜。與此同時，含有很難用生物進行降解的油質以及吡啶等復雜環(huán)化合物以及聯苯和萘等各類多環(huán)芳香化合物。在焦化廢水有機成分中，大多是酚類以及苯類化合物處在好氧狀態(tài)下即可緩慢的進行生物降解，但是聯苯類以及喹啉類極難進行生物降解，并且難以進行生物降解的雜環(huán)化合物以及多環(huán)芳香化合物穩(wěn)定性極弱，一般情況下還會致癌或者是致突變，這時的危害更大，因此，焦化廢水良性處理也成為了化工業(yè)廢水處理的關鍵點。

1.2煤氣化廢水

煤氣化也就是相關原料煤置于煤氣發(fā)生爐中，并施以一定溫度以及壓力和氣化劑，在其共同作用下生成煤氣的整個過程。煤氣化廢水可以說是氣化爐制作煤氣以及代天然氣時所形成的廢水，其關鍵是源于洗滌以及冷凝和分餾工程階段。該廢水污染物濃度極高，酚類以及油質和氨氮的濃度較高，并且生化有毒和抑制性物質極多，在進行生化處理時很難達到有機污染物充分降解，這屬于一種極為典型的高濃度、污染以及有毒，并且極難進行降解的有機廢水。

1.3煤液化廢水

煤制油可以分為直接性液化以及間接性液化這兩類。煤直接液化主要是把破碎煤粉以及溶劑和催化劑充分配置為油煤漿，并且和氫氣一同放進反應器中進行裂解和加氫等反應，然后再進入分離單元，其含有輕烴以及沒有反應的氫氣之間大多氣相進行循環(huán)，還有較小部分會外排。重質油是循環(huán)溶劑，最終會返回配煤漿中，輕質及中質油通過有效提質加工之后形成汽油以及柴油。還有液化殘渣的去氣化以及發(fā)電。煤的間接液化是首先將煤炭置于高溫下使其和氧氣以及水蒸氣進行反應，以便于促使煤炭全部氣化再有效轉化為合成氣，最終在催化劑不斷作用下就形成了合成液體燃料工藝技術。

圖1　高效混凝沉淀技術流程圖

2　煤化工廢水處理所存在的問題與發(fā)展

2.1煤化工廢水處理所存在的問題

通常煤化工廢水水質非常復雜，且所含的極難降解有機物質與氨氮成分極高，這就導致了廢水處理方面不斷出現問題。很多時候煤化工廢水預處理不到位，相關酚類以及氨氮濃度極高，以至于之后的生物處理也就更難，還有其極難降解有機物質成分極高，這也在很大程度上影響著廢水處理效果；并且，因為廢水水質的水量波動較大，其生物處理的抗沖擊負荷能力偏低，通過生物方式處理很多極難降解的大分子有機物質卻還是不能有效的清除，還需要下一步的處理；關于深度處理來講，混凝沉淀方式可以說是非常經濟的，其吸附方式中的吸附劑用量較大，并且還需要再生，以至于成本較高。

2.2煤化工廢水處理發(fā)展趨向

（1）預處理工藝的改善；科學合理的改善預處理工藝技術，改善其除油以及脫酚和蒸氨等方面的技術，充分的提升其預處理的最終效果，比如將隔油轉化為氣浮除油，該除油方式效果極好。煤化工廢水中極難降解成分含量極大，這也是預處理的關鍵點。預處理清除大分子極難降解有機物質，這不僅僅能夠合理提升廢水可生化性以及有效降低生物毒性，有助于進行生物處理，并且也能成分降低之后的處理負擔，或者是取消后續(xù)處理都是極有可能的，這樣可以合理的降低其處理成本。（2）優(yōu)勢菌種投加與新型反應器開發(fā)；煤化工廢水相關水質所含成分是極為復雜的，經過合理的投加相關優(yōu)勢菌種或者是科學開發(fā)新型反應器，來充分的提升生化物質的處理效果以及其處理效率。（3）關于深度處理；應該說使用低溫氣化工藝技術相關爐氣化廢水和直接性液化工藝技術所形成的廢水中多環(huán)芳烴等極難降解的有機物質成分極大，盡管是使用厭氧及好氧成分結合的方式之下的出水效果也還是不穩(wěn)定，仍需關于實際水質狀況進行分析研究。

3　高效混凝沉淀技術

3.1高效混凝沉淀技術工藝流程與工作原理

高效絮凝沉淀技術是包括著藥劑混合以及絮凝反應與沉淀分離這三個主要步驟。混合部分，可以說該過程是初級混凝，也就是相關混凝劑的水解產物在廢水中的擴散。其廢水中的膠體顆粒會有效的被脫穩(wěn)凝聚，這也是得到較好絮凝效果的關鍵，更能夠有效的節(jié)省藥劑的投量；其絮凝的長大可以說是微小顆粒的良好接觸以及碰撞。絮凝池湍流微渦旋比例的有效增加，能夠充分的提升顆粒之間的碰撞次數，以便于有效的改進絮凝效果。并且，能夠經過絮凝池流動通道上面小孔眼格網的增設方式來有效實現；沉淀部分，以往傳統(tǒng)式沉淀理論上是認為斜板以及斜管沉淀池間的水流處在層流狀態(tài)時。事實上是在斜管間較大礬花顆粒會在沉淀時和廢水出現相對運用，這時就會出現較小的漩渦，出現水流脈動。并且這些脈動會影響反應不完全較小顆粒沉淀，以至于影響最終的出水水質。因此，在高效絮凝設備上可以使用較小間距斜板沉淀裝置。

3.2高效混合

動力學因素決定水處理反應中亞微觀狀態(tài)，采用高強度的微漩渦離心慣性能夠有效阻止亞微觀傳質的阻力，從而增加亞微觀傳質的傳播速率，使混凝劑盡快與水進行融合，擴散到水體的每一個細部，讓所有的膠體顆粒在一瞬間內進行高效的混合，這就為水處理的高效組合提供了有利條件，這樣能夠節(jié)省藥量的投入，高效混合利用這種反應原理，能夠使混凝土膠體顆粒和水充分的混合，達到凈水的目的。亞微觀擴散在水處理反應中有著非常重要的意義，是水處理反應中至關重要的動力學因素。

3.3高效絮凝

絮凝工藝是給水處理中至關重要、必不可少的環(huán)節(jié)。絮凝效果的好壞直接決定了過濾池中水的質量。傳統(tǒng)的絮凝工藝技術主要有：回轉組合式隔板反應、傳統(tǒng)廊道反應和回轉孔室反應等。這些傳統(tǒng)的技術的缺點是：耗費時間長，絮凝不完全。水在設備中一般要停留30分鐘左右，而且經過長時間絮凝后水中還是有很多未絮凝的小顆粒。

3.4高效沉淀

近年來，采用了一些較為先進的技術工藝（斜管和斜板沉淀池），沉淀的速度明顯加快。但是沉淀的水的質量依然沒有明顯改善。出現了低濁期和高濁期，而且在沉淀的過程中產生了大量的污泥，水質惡化的情況也在進一步地加劇。當今，先進的高效沉淀提出了低脈動的理論，突破了傳統(tǒng)的斜管斜板沉淀水流層流狀態(tài)說。低脈動理論認為，斜管、斜板中的顆粒在沉淀的過程中會和水發(fā)生相對運動，在顆粒后面形成小漩渦，漩渦與水產生了水流的脈動現象。水流的脈動現象對大礬花顆粒的沉淀不會造成任何影響，對沉淀不完全的顆粒會起到一個頂托作用，因此，出水的水質也得到了明顯的改善。

4　高效混凝沉淀技術的應用

4.1煤化工廢水處理

預處理技術也就是為了充分實現生化水質相關要求，進行的除油以及脫酚和脫氨等程序；生化處理技術，是運用相關微生物質新陳代謝來對相關廢水中所含的有機污染物質展開一定程度的分解及轉化，以便于充分的促使其轉化為二氧化碳以及水等無害物質。其包括著改進好氧生化處理以及厭氧生物處理和厭氧及好氧結合處理等三種方式，以便于促使最終的煤化工廢水處理得到更好的處理效果；深度處理也就是在煤化工廢水通過生化處理之后，相關出水中還是存在一定量較難降解的污染物質等，致使其水的色度以及CODcx濃度沒有達到排放標準以及回用標準化要求，從而進行的深層處理，目前常用的方式是混凝沉淀方式以及高級氧化方式。本文就高效混凝沉淀技術進行了分析探討。

4.2高效混凝沉淀技術工藝

（1）高效混凝沉淀技術工藝概論；高效混凝沉淀是一項新型化工廢水處理技術，其可以使用微渦來有效強化亞微觀擴散，促使混合快速充分，致使藥劑的力量盡早的有效發(fā)揮，并且可以節(jié)省30%左右的投藥量，還有就是水量所出現的變化對其影響不大；運用擾流翼片來有效加強微渦的傳質，以便于合理控制顆粒的碰撞，這樣科學合理的降低了其反應時間；并且還有效的克服了斜管蜂窩的結構排泥，這也很好的發(fā)揮出了淺池優(yōu)勢，可以很好的提升沉淀效率以及出水水質。（2）高效混凝沉淀技術工藝參數；其混合單元使用微渦管式混合裝置，是不銹鋼的材質，相關安裝的長度是3000毫米，裝設在反應池前端進水管上，進行法蘭式連接，其混合時間是3s，流速大約控制在1m/s。并且其水頭的損失不能超出0.5米；相關的微渦折板絮凝池是使用一個系列，對應設計水量是200平方米每小時，絮凝池的尺寸大約是長4.2米，寬是2.43米，深是3.33米，反應時間應該是11.2每分鐘。相關的高效微渦折板絮凝裝置是豎向布置的，并且是池中間進水再給兩側進行對稱配水；復合斜板沉淀池所設計的水量應該為200平方米每小時，斜板是經由乙丙共聚材料所制作的，其安裝傾斜角度為60度，對應的清水區(qū)域上升流速為2.6毫米每秒，并且沉淀池平面尺寸是長5.6米，寬4.2米，深3.13米，對應配水區(qū)域為1.83米，以及清水區(qū)域是1.10米，斜板區(qū)域為0.87米，相關沉淀池是使用斗式重力排泥。

4.3高效混凝沉淀技術流程

高效混凝沉淀技術的工藝流程如下：如圖1，在圖中，直列式混合器采用不銹鋼材質的微渦管式混合設備，安裝在反應池進水管上，長度為3米，流速控制在1m/s，星形翼片絮凝池采用一個系列，設計水量達到每小時200立方米，按照標準的尺寸進行絮凝池的設計，V形斜板沉淀池利用乙丙共聚材料制作，安裝的傾角接近60°，并設手動閥門和電動閥門各一個，通過排污渠將回收到沉淀池內。

4.4高效混凝沉淀技術處理煤化工廢水

在煤化工廢水的處理中應用高效混凝沉淀技術，按照設計將設備安裝完畢之后，對煤化工廢水進行處理，首先，煤化工廢水由排放渠經過直列式混合器中，在直列式混合器中加入混凝劑，經過攪拌，使煤化工廢水與混凝劑均勻混合，將混合后的廢水排放到星形翼片絮凝池，再投加助凝劑在星形翼片絮凝池中經過高效絮凝，然后經過V形斜板沉淀池對污水進行沉淀，使得沉淀后的污水進入后續(xù)污水處理系統(tǒng)，經過沉淀絮凝和沉淀處理。得到處理后的干凈水源。

5　結語

高效混凝沉淀技術在處理煤化工懸浮物中已經得到了廣泛的應用與推廣，實驗證明，高效混凝沉淀技術處理效果好、時間短、水質好。高效混凝沉淀技術處理煤化工廢水有著極好的效果，能夠很好的處理廢水中所含的懸浮物。該方式是使用高效混凝沉淀技術，對應出水混濁程度能夠有效降低3度，這遠低于以往傳統(tǒng)式工藝技術中混凝沉淀技術出水相關指標，并且降低了之后濾池的壓力，其對應反沖洗時間被有效延長1倍，還有其上升流速提高了1倍，可以說其處理水量能夠實現以往傳統(tǒng)式設計2倍。該技術有效的克服了傳統(tǒng)式廢水處理技術的各方面不足及缺陷，能夠對低溫低濁或者是微污染原水等非常特殊的水質處理都能夠達到客觀的效果，也合理的降低了運行費用成本，提升了經濟效益及社會效益。總而言之，高效混凝沉淀技術在煤化工廢水處理中是一項利益可觀、前景廣闊的技術。

［1］于海，孫繼濤，唐峰.新型煤化工廢水處理技術研究進展［J］.工業(yè)用水與廢水，2014（3）.

［2］郁斯貽，唐鴻志，許平.煤化工和石油化工廢水的處理工藝研究［J］.廣州化工，2014（24）.